Что такое таблица виртуальных функций

1️⃣ Как кратко ответить

Таблица виртуальных функций (vtable) — это механизм в C++, который используется для поддержки полиморфизма. Она представляет собой массив указателей на виртуальные функции класса. Каждый объект класса с виртуальными функциями содержит скрытый указатель на vtable, что позволяет вызывать правильные функции в зависимости от типа объекта во время выполнения.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Таблица виртуальных функций (vtable) — это ключевой компонент механизма полиморфизма в C++. Полиморфизм позволяет объектам разных классов обрабатывать вызовы функций через один и тот же интерфейс, что делает код более гибким и расширяемым.

Когда в классе объявляется хотя бы одна виртуальная функция, компилятор автоматически создает таблицу виртуальных функций для этого класса. Эта таблица содержит указатели на виртуальные функции, которые могут быть вызваны для объектов данного класса. Каждый объект класса с виртуальными функциями содержит скрытый указатель на свою vtable, что позволяет динамически определять, какую функцию вызывать.

Пример кода

#include <iostream>
​
// Базовый класс с виртуальной функцией
class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base class show function" << std::endl;
    }
};
​
// Производный класс, переопределяющий виртуальную функцию
class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        std::cout << "Derived class show function" << std::endl;
    }
};
​
int main() {
    Base* basePtr;
    Derived derivedObj;
​
    // Указатель базового класса указывает на объект производного класса
    basePtr = &derivedObj;
​
    // Вызов функции через указатель
    basePtr->show(); // Вывод: "Derived class show function"
​
    return 0;
}

Объяснение кода

1. Объявление классов:

   • Base — базовый класс, содержащий виртуальную функцию show().
   • Derived — производный класс, который переопределяет виртуальную функцию show().

2. Создание объектов и указателей:

   • Создается указатель basePtr типа Base*.
   • Создается объект derivedObj типа Derived.

3. Присваивание указателя:

   • Указателю basePtr присваивается адрес объекта derivedObj. Это возможно благодаря полиморфизму, так как Derived является производным от Base.

4. Вызов функции через указатель:

   • Вызов basePtr->show() приводит к вызову функции show() из класса Derived, а не Base. Это происходит благодаря таблице виртуальных функций, которая указывает на правильную реализацию функции в зависимости от типа объекта, на который указывает basePtr.

Зачем это нужно

Таблица виртуальных функций позволяет реализовать динамическое связывание, что является основой для полиморфизма в C++. Это позволяет создавать более гибкие и расширяемые программы, где можно работать с объектами через указатели или ссылки на базовые классы, не зная их точного типа во время компиляции. Это особенно полезно в больших системах, где классы могут быть расширены или изменены без необходимости переписывать код, который их использует.